Tính toán sóng bất đối xứng vùng ven bờ biển

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ THẢO TÍNH TOÁN SÓNG BẤT ĐỐI XỨNG VÙNG VEN BỜ BIỂN Ngành: Cơ kỹ thuật Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 60520101 LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH Nguyễn Tiến Khiêm Hà nội - 2017 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 10 Tính cấp thiết đề tài 11 Mục tiêu đề tài 12 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 12 Phương pháp nghiên cứu 12 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .12 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SÓNG BẤT ĐỐI XỨNG VÙNG VEN BỜ BIỂN 13 1.1 Định nghĩa sóng bất đối xứng vùng ven bờ biển 13 1.2 Vai trò sóng bất đối xứng tính toán vận chuyển bùn cát 16 1.3 Những nghiên cứu tính toán sóng bất đối xứng .17 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SÓNG BẤT ĐỐI XỨNG VÙNG VEN BỜ BIỂN 20 2.1 Tính toán theo phương pháp (Isobe Horikawa, 1982; Grasmeijer Ruessink, 2003) 20 2.2 Tính toán theo phương pháp (Abreu nnk, 2010; Ruessink nnk, 2012) 22 2.3 Các bước tính toán 24 2.3.1 Các bước tính toán cho phương pháp 24 2.3.2 Các bước tính toán cho phương pháp 24 CHƯƠNG 3: SỐ LIỆU ĐO ĐẠC TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ TẠI HIỆN TRƯỜNG 25 3.1 Số liệu đo đạc phòng thí nghiệm trường ĐHCN Delft, Hà Lan 25 3.2 Số liệu đo đạc trường vùng biển Egmond, Hà Lan 25 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ SÓNG BẤT ĐỐI XỨNG VÀ SO SÁNH VỚI SỐ LIỆU ĐO ĐẠC 29 4.1 Các số đánh giá .29 4.2 Tính toán so sánh với số liệu đo đạc trường ĐHCN Delft, Hà Lan 29 4.3 Tính toán so sánh với số liệu đo đạc vùng biển Egmond, Hà Lan 33 4.3.1 Tính toán lan truyền sóng ngẫu nhiên 33 4.3.2 Tính toán tham số sóng bất đối xứng theo Phương pháp 36 4.3.3 Tính toán tham số sóng bất đối xứng theo Phương pháp 39 CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG CÁC KẾT QUẢ NHẬN ĐƯỢC ĐỂ TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN BÙN CÁT VÙNG VEN BỜ BIỂN DO SÓNG BẤT ĐỐI XỨNG 43 5.1 Vận chuyển bùn cát đáy 43 5.2 Vận chuyển bùn cát lơ lửng 45 5.3 Các bước tính toán 46 5.3.1 Các bước chuẩn bị .46 5.3.2 Các bước tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát đáy 46 5.3.3 Các bước tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát lơ lửng .46 5.4 Kết tính toán vận chuyển bùn cát sóng bất đối xứng 47 5.4.1 Tính toán cho thí nghiệm B1 B2 trường ĐHCN Delft, Hà Lan 47 5.4.2 Tính toán cho vùng ven bờ biển Egmond, Hà Lan .49 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 55 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 62 Mã chương trình tính toán tham số sóng bất đối xứng 62 1.1 Mã chương trình tính toán theo phương pháp 62 1.2 Mã chương trình tính toán theo phương pháp 63 Mã chương trình tính toán vận chuyển bùn cát sóng bất đối xứng 66 2.1 Mã chương trình tính toán theo phương pháp 66 2.2 Mã chương trình tính toán theo phương pháp 69 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan công trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo quy định Tác giả luận án Nguyễn Thị Thảo LỜI CẢM ƠN - - - - Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng kính trọng cảm ơn sâu sắc tới: GS.TSKH Nguyễn Tiến Khiêm, hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn TS Phạm Thành Nam, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Toàn thầy cô giáo, phòng sau đại học trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ tác giả trình học tập Viện Cơ học, Phòng Chẩn đoán kỹ thuật (VCH), giúp đỡ, tạo điều kiện mặt thời gian, tinh thần thủ tục hành suốt trình học tập, nghiên cứu Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tài trợ kinh phí thông qua đề tài nghiên cứu Độc lập trẻ “Xây dựng mô hình số mô thay đổi địa hình đáy biển sóng dòng chảy”, mã số: VAST.ĐLT.07/15-16 Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (Nafosted) tài trợ kinh phí thông qua đề tài nghiên cứu “Mô số thay đổi địa hình đáy biển sóng dòng chảy”, mã số: 107.03-2014.30 Cuối xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ, anh em đồng nghiệp đồng hành, động viên giúp đỡ Hà Nội, Ngày 05 tháng năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thảo DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ac at aw b cR d gia tốc cực đại chuyển động hạt nước theo phương ngang đỉnh sóng gia tốc cực đại chuyển động hạt nước theo phương ngang bụng sóng hệ số hiệu chỉnh hệ số hiệu chỉnh nồng độ bùn cát lơ lửng lớp sát đáy d* độ sâu mực nước kích cỡ hạt không thứ nguyên d50 kích cỡ hạt trung bình bùn cát fw hệ số nhám sóng fc hệ số nhám dòng chảy g Qb Qs Qm kb , kc , kw r r2 r rel.rmse rel.bias s s.i u gia tốc trọng trường thông lượng vận chuyển bùn cát đáy sóng bất đối xứng thông lượng vận chuyển bùn cát lơ lửng sóng bất đối xứng thông lượng vận chuyển bùn cát tổng cộng trung bình sóng bất đối xứng thời gian đo đạc bãi biển Egmond hệ số hiệu chỉnh hệ số nhám tương đối hệ số tương quan bình phương hệ số hiệu chỉnh sai số tương đối trung bình quân phương độ lệch tương đối tỷ lệ khối lượng riêng bùn cát khối lượng riêng nước số độ rộng phân tán ws tổng vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ lớp sát đáy vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng khơi lớp sát đáy vận tốc quỹ đạo sóng lớp sát đáy thời điểm tức vận tốc lắng đọng As Db Dc Dw H Hrms Hs H1/3,0 L tham số độ bất đối xứng hệ số tiêu tán lượng sóng vỡ hệ số tiêu tán lượng dòng chảy hệ số tiêu tán lượng sóng toán tử Hilbert độ cao sóng trung bình quân phương độ cao sóng hữu hiệu độ cao sóng hữu hiệu khơi chiều dài bước sóng uc ut u R Sk T Tc Ts Tt T1/3,0 U độ chênh vận tốc quỹ đạo sóng tham số độ dẹt chu kỳ sóng thời gian lan truyền đỉnh sóng chu kỳ sóng hữu hiệu thời gian lan truyền bụng sóng chu kỳ sóng hữu hiệu khơi vận tốc dòng chảy U on vận tốc quỹ đạo sóng trung bình hướng vào bờ U off Ur Uw Vcalc Vmeas α β βcw cr vận tốc quỹ đạo sóng trung bình hướng khơi số Ursell vận tốc quỹ đạo sóng sát đáy giá trị tính toán giá trị đo đạc tham số dẹt sóng độ chênh gia tốc quỹ đạo sóng số nghiêng vận tốc hệ số khuếch tán bùn cát lơ lửng dao động mực nước trung bình tham số Shields tới hạn  cw tham số Shield cực đại sóng dòng chảy  cw,m tham số Shield trung bình sóng dòng chảy  w,m tham số Shields trung bình sóng wnet tham số Shields tổng cộng chu kỳ sóng w khối lượng riêng nước c ứng suất trượt dòng chảy w  ứng suất trượt sóng  η  độ nhớt động học nước tham số xác định hình dạng sóng  góc véc tơ dòng chảy hướng sóng ω tần số góc DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: (a) sóng hình sin, (b) sóng dẹt, (c) sóng bất đối xứng 11 Hình 1.1 Hình dạng sóng khơi sóng vùng gần bờ 13 Hình 1.2: Định nghĩa sóng bất đối xứng theo Adeyemo (1968) 15 Hình 1.3: Sự phụ thuộc tham số độ dẹt vào số Ursell 16 Hình 1.4: Sự phụ thuộc tham số độ bất đối xứng vào số Ursell .16 Hình 1.5: Vận tốc quỹ đạo sóng vùng ven bờ biển .16 Hình 2.1: Sơ đồ minh họa sóng bất đối xứng vùng ven bờ 20 Hình 2.2: Mối quan hệ hệ số hiệu chỉnh với độ cao sóng độ sâu mực nước (Grasmeijer Ruessink, 2003) 21 Hình 2.3: Vận tốc quỹ đạo sóng trường hợp Ur khác 23 Hình 3.1: Địa hình đáy bể sóng vị trí điểm đo đạc 25 Hình 3.2: Vị trí đo đạc bãi biển Egmond aan Zee, Hà Lan (Ruessink nnk, 2000) .26 Hình 3.3: Độ cao sóng hữu hiệu khơi (a), chu kỳ sóng hữu hiệu khơi (b), hướng sóng khơi (c) dao động mực nước khơi (d) (theo Ruessink nnk, 2000) .27 Hình 3.4: Vị trí đo đạc bãi biển Egmond, Hà Lan 28 Hình 4.1: So sánh kết tính toán độ cao sóng hữu hiệu (a), vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ (b): đường nét liền (phương pháp 1), đường nét đứt đoạn (phương pháp 2), vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng khơi (c) với số liệu đo đạc thí nghiệm B1, địa hình đáy biển (d) .30 Hình 4.2: So sánh kết tính toán độ cao sóng hữu hiệu (a), vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ (b): đường nét liền (phương pháp 1), đường nét đứt đoạn (phương pháp 2), vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng khơi (c) với số liệu đo đạc thí nghiệm B2, địa hình đáy biển (d) .31 Hình 4.3: So sánh kết tính toán độ cao sóng hữu hiệu số liệu đo đạc thí nghiệm B1 B2 .32 Hình 4.4: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi phương pháp (a) phương pháp (b) với số liệu đo đạc thí nghiệm B1 B2 32 Hình 4.5: Độ cao sóng hữu hiệu tính toán số liệu đo trạm ven bờ E1 .33 Hình 4.6: Độ cao sóng hữu hiệu tính toán số liệu đo trạm ven bờ E2 .34 Hình 4.7: Độ cao sóng hữu hiệu tính toán số liệu đo trạm ven bờ E3 .34 Hình 4.8: Độ cao sóng hữu hiệu tính toán số liệu đo trạm ven bờ E4 .34 Hình 4.9: Độ cao sóng hữu hiệu tính toán số liệu đo trạm ven bờ E5 .35 Hình 4.10: Độ cao sóng hữu hiệu tính toán số liệu đo trạm ven bờ E6 .35 Hình 4.11: So sánh kết tính toán độ cao sóng hữu hiệu số liệu đo đạc bãi biển Egmond, Hà Lan .36 Hình 4.12: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E1, bãi biển Egmond, Hà Lan .36 Hình 4.13: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E2, bãi biển Egmond, Hà Lan .37 Hình 4.14: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E3, bãi biển Egmond, Hà Lan .37 Hình 4.15: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E4, bãi biển Egmond, Hà Lan .37 Hình 4.16: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E6, bãi biển Egmond, Hà Lan .38 Hình 4.17: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ (a) hướng khơi (b) phương pháp với số liệu đo đạc bãi biển Egmond 39 Hình 4.18: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E1, bãi biển Egmond, Hà Lan .40 Hình 4.19: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E2, bãi biển Egmond, Hà Lan .40 Hình 4.20: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E3, bãi biển Egmond, Hà Lan .41 Hình 4.21: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E4, bãi biển Egmond, Hà Lan .41 Hình 4.22: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ hướng khơi với số liệu đo đạc trạm đo E6, bãi biển Egmond, Hà Lan .41 Hình 4.23: So sánh kết tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ (a) hướng khơi (b) phương pháp với số liệu đo đạc bãi biển Egmond 42 Hình 5.1: Kết tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát đáy (a), bùn cát lơ lửng (b) bùn cát tổng cộng (c) sóng bất đối xứng tính toán dựa theo phương pháp cho thí nghiệm B1 .48 Hình 5.2: Kết tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát đáy (a), bùn cát lơ lửng (b) bùn cát tổng cộng (c) sóng bất đối xứng tính toán dựa theo phương pháp cho thí nghiệm B2 .49 Hình 5.3 : Kết tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát đáy (a), bùn cát lơ lửng (b), bùn cát tổng cộng (c) sóng bất đối xứng tính toán dựa theo phương pháp phương pháp cho vùng biển Egmond, Hà Lan, thời điểm T1 50 Hình 5.4: Kết tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát đáy (a), bùn cát lơ lửng (b), bùn cát tổng cộng (c) sóng bất đối xứng tính toán dựa theo phương pháp phương pháp cho vùng biển Egmond, Hà Lan, thời điểm T2 51 Hình 5.5: Kết tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát đáy (a), bùn cát lơ lửng (b), bùn cát tổng cộng (c) sóng bất đối xứng tính toán dựa theo phương pháp phương pháp cho vùng biển Egmond, Hà Lan, thời điểmT3 52 Hình 6: Kết tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát đáy (a), bùn cát lơ lửng (b) vận chuyển bùn cát tổng cộng (c) sóng bất đối xứng tính toán theo phương pháp phương pháp trạm E3 vùng biển Egmond, Hà Lan 53 Hình 5.7: Kết tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát trung bình trạm khoảng thời gian từ 15/10/1998 - 21/11/1998 vùng biển Egmond, Hà Lan 54 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1: Kết tính toán số đánh giá thí nghiệm B1 B2 33 Bảng 4.2: Kết tính toán số đánh giá mô mô hình số liệu đo đạc Egmond, Hà Lan .42 Bảng 5.1: Các tham số sóng khơi lựa chọn ba thời điểm .49 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO Abreu, T., Silva, P.A., Sanchom, F., Temperville, A., 2010 Analytical approximate wave form for asymmetric waves Coastal Engineering 57, 656–667 Adeyemo, M.D., 1968 Effect of beach slope and shoaling on wave asymmetry Proceedings, 11th Conference on Coastal Engineering, American Society of Civil Engineers, London, pp 145–172 Bagnold, R.A., 1963 Mechanics of marine sedimentation Sea 3, 507–528 Bagnold, R.A., 1966 An approach to the sediment transport problem from general physics U S Geol Surv Prof Pap 422-I 37 p Bailard, J.A., Inman, D.L., 1981 An energetics bedload model for a plane sloping beach: local transport J Geophys Res 86, 2035–2043 Battjes, J 1983 Surf zone turbulence Proc 20th IAHR Congress, Moscow, Russia, 137-140 Bowen, A.J., 1980 Simple models for nearshore sedimentation: beach profiles and longshore bars Coastline of Canada, Geol Surv Canada, pp 1–11 Brinkkemper, J., 2013 Modeling the cross-shore evolution of asymmetry and skewness of surface gravity waves propagating over an intertidal sandbar Master Thesis, Utrecht University, The Netherlands Camenen, B., Larson, M., 2005 A general formula for non-cohesive bed load sediment transport Estuarine, Coastal and Shelf Science 63, 249-260 10 Camenen, B., Larson, M., 2007 A unified sediment transport formulation for coastal inlet application Technical Report ERDC/CHL CR-07-1, US Army Engineer Research and Development Center, Vicksburg, MS 11 Camenen, B., Larson, M., 2008 A general formula for noncohesive suspended sediment transport Journal of Coastal Research 24(3), 615–627 12 Cornish, V., 1898 On sea beaches and sand banks Geology 2, 628–674 13 Dibajnia, M., Watanabe, A., 1992 Sheet flow under nonlinear waves and currents Proceedings of 23rd International Conference on Coastal Engineering, ASCE, Venice, Italy, 2015–2029 14 Doering, J.C., Bowen, A.J., 1995 Parameterization of orbital velocity asymmetries of shoaling and breakingwaves using bispectral analysis Coastal Engineering 26, 15–33 15 Doering, John C., Elfrink, B., Hanes, Daniel M., Ruessink, B.G., 2000 Parameterization of velocity skewness Proceedings 27th Int Conference on Coastal Engineering, ASCE, Sydney, Australia, 16–20 July 2000, pp 1383–1396 16 Drake, T.G., Calantoni, J., 2001 Discrete particle model for sheet flow sediment transport in the nearshore Journal of Geophysical Research - Oceans 106 (C9), 19859–19868 58 17 Elfrink, B., Hanes, D.M., Ruessink, B.G., 2006 Parameterization and simulation of near bed orbital velocities under irregular waves in shallow water Coastal Engineering 53, 915–927 18 Elfrink, B., Rakha, K.A., Deigaard, R., Brøker, I., 1999 Effect of near-bed velocity skewness on cross shore sediment transport Proc Coastal Sediments '99, Long Island, NY, pp 33–47 19 Elgar, S.L, Guza, R.T., 1985 Observations of bispectra of shoaling surface gravity waves J Fluid Mech 161, 425–448 20 Elgar, S.L., Guza, R.T., 1986 Nonlinear model predictions of shoaling surface gravity waves J Fluid Mech 167, 1–18 21 Elgar, S.L., Freilich, M.H., Guza, R.T., 1990 Model-data comparisons of moments of nonbreaking shoaling surface gravity waves J Geophys Res 95 (C9), 16055–16063 22 Grasmeijer, B.T., Ruessink B.G., 2003 Modeling of waves and currents in the nearshore parametric vs probabilistic approach Coastal Engineering 49, 185– 207 23 Grasmeijer, B.T., Van Rijn, L.C 1998 Breaker bar formation and migration Proc 26th International Conference on Coastal Engineering, Copenhagen, Denmark, ASCE, pp 2750–2758 24 Grasmeijer, B.T., Van Rijn, L.C (1999) “Transport of fine sands by currents and waves III: breaking waves over barred profile with ripples” Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, Vol 125(2), pp 71–79 25 Gonzalez-Rodriguez, D., Madsen, O.S., 2007 Seabed shear stress and bedload transport due to asymmetric and skewed waves Coastal Engineering 54, 914-929 26 Inman, D.L., Bagnold, R.A., 1963 Littoral Processes Sea 3, 529–543 27 Isobe, M., Horikawa, K., 1982 Study on water particle velocities of shoaling and breaking waves Coast Eng J 25, 109–123 28 Kennedy, A.B., Chen, Q., Kirby, J.T., Dalrymple, R.A., 2000 Boussinesq modeling of wave transformation, breaking and runup1: 1D J.Waterw Port Coast Ocean Eng 126 (1), 39–47 29 Komen, G.J., Cavaleri, L., Donelan, M., Hasselmann, K., Hasselmann, S., Janssen, P.A.E.M., 1994 Dynamics and Modelling of Ocean Waves Cambridge University Press, Cambridge, 532p 30 Kuriyama, Y., Katoh, K., Isogami, T., 1990 Wave nonlinearity and cross-shore sediment rate in the vicinity of breaker zone Proceedings of Coastal Engineering JSCE, pp 284 - 288 (in Japanese) 31 Madsen, P.A., Sørensen,O.R., Schäffer,H.A., 1997 Surf zone dynamics simulated by a Boussinesq type model Part 2: surf beat and swash oscillations for wave groups and irregular waves Coast Eng 32, 289–319 59 32 Malarkey, J., Davies, A.G., 2012 Free-stream velocity descriptions under waves with skewness and asymmetry Coastal Engineering 68, 78-95 33 Mase, H., 2001 Multi-directional random wave transformation model based on energy balance equation Coastal Engineering Journal 43(4), 317-337 34 Masselink, G., Hughes, M G., 2003 Introduction to Coastal Processes & Geomorphology Hodder Education 35 Nam, P.T., Larson, M., Hanson, H., Hoan, L.X., 2009 A numerical model of nearshore waves, currents, and sediment transport Coastal Engineering 56, 1084– 1096 36 Nam, P.T., Larson, M., Hanson, H., Oumeraci, H., 2017 Model of nearshore random wave transformation: validation against laboratory and field data Ocean Engineering 135, 183-193 37 Nielsen, P., 1992 Coastal bottom boundary layer and sediment transport World Scientific Publishing, Singapore, Advanced Series on Ocean Engineering, Vol 38 Peng, Z., Zou, Q., Wang, B., Reeve, D., 2007 Transformation of wave skewness and asymmetry over smooth low-crested breakwaters Flood Risk Assessment II, 2007 39 Rattanapitikon, W., Vivattanasirisak, T., Shibayama, T., 2003 A proposal of new breaker height formula Coastal Engineering Journal 45 (1), 29–48 40 Ribberink, J.S., 1998 Bed-load transport for steady flows and unsteady oscillatory flows Coastal Engineering 34, 52–82 41 Ribberink, J.S., Al-Salem, A.A., 1994 Sediment transport in oscillatory boundary layers in cases of rippled beds and sheet flow Journal of Geophysical Research 99, 12707–12727 42 Ris, R.C., Booij, N., Holthuijsen, L.H., 1999 A third-generation wave model for coastal regions Part II Verification J Geophys Res 104 (C4), 7667–7681 43 Ruessink, B.G., Ramaekers, G., Van Rijn, L.C., 2012 On the parameterization of the free-stream non-linear wave orbital motion in nearshore morphodynamic models Coastal Engineering 65, 56-63 44 Ruessink, B.G., Van Enckvort, I.M.J., Kingston, K.S., Davidson, M.A., 2000 Analysis of observed two- and three-dimensional nearshore bar behavior Marine Geology 169, 161-183 45 Salmon, J.E., Holthuijsen, L.H., Zijlema, M., van Vledder, G.Ph., Pietrzak, J.D., 2015 Scaling depth-induced wave-breaking in two-dimensional spectral wave models Ocean Modelling 87, 30-47 46 Soulsby, D H., 1997 Dynamics of marine sands: A manual for practical applications Thomas Telford Publications, London, England, 249 pp 47 Stokes, G.G., 1847 On the theory of oscillatory waves Transactions of the Cambridge Philosophical Society 8, 441–455 60 48 Suntoyo, Tanaka, H., Sana, A., 2008 Characteristics of turbulent boundary layers over a rough bed under saw-tooth waves and its application to sediment transport Coastal Engineering 55 (12), 1102–1112 49 Svendsen, I.A., Madsen, P.A., Buhr Hansen, J., 1978 Wave characteristics in the surf zone Proceedings of the 16th International Conference on Coastal Engineering, Hamburg, ASCE, vol 1, pp 520–539 50 Swart, D H., 1974 Offshore sediment transport and equilibrium beachprofiles Delft Hydraulics Laboratory Publications 131, Delft, The Netherlands, 302 pp 51 Swart, D.H., Loubster, C.C., 1978 Vocoidal water wave theory for all nonbreaking waves Proc 16th Int Conference on Coastal Engineering (ICCE), ASCE, Hamburg, Germany, pp 467–486 52 Torres-Freyermuth, A., Losada, I.J., Lara, J.L., 2007 Modeling of surf zone processes on a natural beach using Reynolds-averaged Navier–Stokes equations J Geophys Res 112, C09014 53 Veeramony, J., Svendsen, I.A., 2000 The flow in surf zone waves Coastal Engineering 39, 93–122 54 Watanabe, A., Sato, S., 2004 A sheet-flow transport rate formula for asymmetric, forward-leaning waves and currents Proceedings of the 29th International Conference on Coastal Engineering, Lisbon, ASCE, vol 2, pp 1703–1714 55 Wells, D.R., 1967 Beach equilibrium and second-order wave theory J Geophys Res 72, 497–504 61 PHỤ LỤC Mã chương trình tính toán tham số sóng bất đối xứng 1.1 Mã chương trình tính toán theo phương pháp subroutine asymmetry_wave() ! after GR (2003) and IH (1982) real:: uw0,corr_fact,uw_mu,skewness,skewness_max,skewness_a real:: lamda_1,lamda_2,lamda_3,lamda_4,lamda_5,tp_gd integer::i,j real,allocatable:: uw_c(:,:),uw_t(:,:) ! deallocate(uw_c,uw_t,stat=ierr) allocate(uw_c(nx,ny),uw_t(nx,ny),stat=ierr) tmp=0 tmp_1=0 i=1,nx j=1,ny wh_13=w_height(i,j) *1.3 ! h13 ! wave obital velocity and correction factor if(ttdep(i,j) 20) then ! value of lamda_5 lamda_5=5.6e-3*tp_gd*tp_gd - 4.0e-5*tp_gd*tp_gd*tp_gd 62 else lamda_5=3.2e-3*tp_gd*tp_gd + 8.0e5*tp_gd*tp_gd*tp_gd endif if (tp_gd > 15) then ! lamda_4 lamda_4=-2.7+0.53*tp_gd else lamda_4=-15 +1.35*tp_gd endif lamda_3=(0.5-lamda_5)/(lamda_4-1+exp(-lamda_4)) lamda_2=lamda_3*lamda_4+lamda_5 lamda_1=0.5-lamda_3 skewness_a=lamda_1+lamda_2*uw_mu/sqrt(g*dep(i,j)) + lamda_3*exp(-lamda_4*uw_mu/sqrt(g*dep(i,j))) ! skewness_a ! skewness skewness=0.5+(skewness_max-0.5)*tanh((skewness_a-0.5)/(skewness_max-0.5)) uw_c(i,j)=skewness*uw_mu ! onshore peak velocity uw_t(i,j)=uw_mu-uw_c(i,j) ! offshore peak velocity endif enddo enddo !call wave_onoffshore_Egmond_98(IS,uw_c,uw_t) !call wave_onoffshore_GR_99(uw_c,uw_t) call sediment_transport_asymmetry_wave(uw_c,uw_t) end subroutine ! -1.2 Mã chương trình tính toán theo phương pháp subroutine asym_wave_new() ! after Abreu et al (2010) and Ruessink et al (2012) integer:: i,j,k real:: ur_val,r_val,phi_val,b_val,f_val real:: del_t,omega,w_per,w_hei,sum,dep_ij real:: u_crest(nx,ny),u_trough(nx,ny) real:: u_per(100),uw_ij,root_uw(3) real:: t_on(nx,ny),t_off(nx,ny) deallocate(qbx_as,qby_as,qsx_as,qsy_as,stat=ierr) allocate(qbx_as(nx,ny),qby_as(nx,ny),qsx_as(nx,ny),qsy_as(nx,ny),stat=ierr) i=1,nx j=1,ny dep_ij=dep(i,j) w_per=w_period(i,j) w_hei=w_height(i,j) if(dep_ij0 .and uwc(i,j)>0.) then Tc=uwt(i,j)/(uwt(i,j)+uwc(i,j))*w_period(i,j) Tt=w_period(i,j)-Tc Tpw=w_period(i,j) ! angle between wave and current if(uc_total(i,j)